撰文丨王聰

編輯丨王多魚

排版丨水成文

耳朵是人體最精密的三維器官之一， 擁有三層結構、數十處的細微凹凸結構。耳廓畸形修復一直是整形外科的“硬骨頭”，主要挑戰在于制造 一個能夠精確復制耳廓復雜三維結構的集成支架。傳統方法需要“拆肋骨造耳朵”，風險高、效果依賴醫生手藝。

近日，復旦大學 附屬眼耳鼻喉科醫院與 上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院另辟蹊徑，讓細菌化身“生物3D打印機”，成功打造出可定制的全結構人工耳廓支架！這一突破，或將改寫臨床耳廓再造的未來。

該研究以： Guiding Microbial Distribution by Regulating Oxygen Supply for the Fabrication of Integrated Artificial Auricles 為題，發表于Advanced Functional Materials期刊，復旦大學附屬眼耳鼻喉科醫院馬競、張天宇為論文共同通訊作者。

耳再造的世紀難題：自體移植 VS 人工材料

小耳畸形，是僅次于唇腭裂的第二常見兒童顱面部畸形，在我國，每 1 萬名新生兒中，就有 5 人患有小耳畸形，其主要特征為耳廓在形態、大小或結構上存在缺陷，這不僅影響外觀，還會導致聽力障礙，進而影響患者的日常生活和社會交流。傳統的修復手術需取患者肋軟骨雕刻成耳形，但其面臨三大痛點：

1、兒童肋骨量不足，需多次手術；

2、雕刻拼接難度大，效果依賴醫生經驗；

3、術后可能發生感染、支架外露等并發癥。

此外，目前已有人工材料用于替代軟骨，但需要手工塑形拼接，且存在排異風險。如何制造出既精準還原耳廓復雜結構，又安全穩定的一體化支架？

研究團隊將目光投向了一種“會織布的細菌”——Komagataeibacter xylinus，它們能夠合成細菌纖維素，這種纖維素具有高純度、納米尺度網絡結構、優異的生物相容性與可功能化特性。

細菌工廠的魔法：氧氣導航的納米級編織術

研究團隊發現，

Komagataeibacter xylinus

1、精密模具：3D 打印真實耳廓模型→翻模制作超薄（<2mm）透氧硅膠培養艙，每個孔隙都是細菌的“氧氣導航”；

2、動態供氧：對模具透氧度進行梯度設計，引導細菌在三維空間中均勻分布，像編織毛衣般從內到外構建耳廓結構；

3、納米級精度：細菌分泌的纖維素纖維直徑僅 20-100 納米，交織形成類軟骨的網狀結構，其力學強度媲美真實耳軟骨（彈性模量為 3.89-9.56 MPa）。

利用高透氧硅膠培養模具，引導

Komagataeibacter xylinus

黑科技支架的強大性能

經過 21 天的細菌“生物制造”和特殊純化處理，這些人工耳廓支架展現了驚人特性：

精準復刻：可制備不同尺寸耳廓，完美復現對耳輪、耳甲腔等復雜結構；

超強承托：拉伸強度接近真實軟骨，50 天浸泡實驗零變形，無需擔心術后變形；

永久存留：人體缺乏纖維素酶，支架可在移植后長期穩定存在，避免二次手術；

極致安全：內毒素含量僅 0.06 EU/mL（國際Ⅲ類醫療器械標準≤0.25 EU/mL）；

細胞友好：軟骨細胞/皮膚細胞存活率 ＞95%，不改變細胞正常功能；

快速融合：大鼠植入 4 周后，新生血管和膠原纖維完美包繞支架。

此外，該人工耳廓支架臨床應用前景巨大，能夠個性化定制，通過患者的 CT 數據來 3D 打印模具，實現量耳定制；避免了肋軟骨取材，對兒童更友好；壓縮后經小切口植入后自動恢復立體形態，實現微創植入。

從新石器時代中國古人利用酵母菌釀酒，到古埃及人利用霉菌發酵處理傷口，到現代利用基因工程益生菌治療疾病，人類與微生物的協作不斷升級。這項新研究首次將微生物制造技術引入器官再造領域，不僅為眾多小耳畸形患者帶來曙光，更為復雜組織工程開辟了新思路，或許未來，心臟瓣膜、血管網絡都能利用“微生物工廠”進行精準編織。

論文鏈接：

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202418862